Структура Требования к содержанию Титульный лист

Вид материала

Исследование

Содержание Оформление результатов. Экологическая оценка исследуемой территории Методика проведения работы Экологическая оценка по статическим признакам. Экологическая оценка по динамическим признакам. Общий вывод Выбор объектов мониторинга Выбор ключевых участков При выборе ключевых участков Параметры ключевых участков в микрорайоне. Описание почв ключевых участков Выбор территории для проведения исследований Методы экологического мониторинга Биоиндикационные методы Регистрирующие биоиндикаторы Накапливающие индикаторы

Подобный материал:

• Аппарат книги титульный лист, 203.22kb.
• Рекомендации по составлению бизнес-плана, 196.28kb.
• Требования: Титульный лист, 67.53kb.
• 1 Всостав Налоговой декларации по налогу на прибыль организаций (далее Декларация), 1499.39kb.
• Требования к защите научно-исследовательской работы, реферата, 5.28kb.
• Методические рекомендации по составлению бизнес-плана образовательного учреждения рекомендации, 275.41kb.
• Темы рефератов По программе «Безопасность жизнедеятельности», 30.86kb.
• Iii. Требования к оборудованию и содержанию территорий дошкольных организаций, 1551.6kb.
• На прибыль организаций, 1499.57kb.
• На прибыль организаций, 1561.74kb.

Оформление результатов. Создание электронной карты или серии таких карт (электронный атлас), хранящихся вместе со всеми данными (банком данных) в памяти компьютера. Такие карты очень удобны для экологического мониторинга - их можно хранить в памяти компьютера, в нужный момент вызывать на экран в произвольном масштабе, редактировать, наносить на них данные о происходящих изменениях. Электронные карты особенно ценны для задач мониторинга - по ним удобно сравнивать экологические ситуации в прошлом и настоящем. В последние годы начали широко распространяться специальные программы - «геоинформационные системы» (ГИС), которые производят компьютерную обработку данных, построение карт, а также позволяют вести с картой диалог - задавать ей вопрос и получать ответ.


Экологическая оценка исследуемой территории

Важнейшим фактором, влияющим на состояние территории микрорайона школы, является хозяйственная деятельность человека. Поэтому для описания территории дается общая характеристика антропогенных факторов, описываемых множеством параметров. Необходимо учитывать количество жителей на единицу площади, наличие предприятий (и их характер), котельных, источников питьевой воды (и их качество), канализации, транспортной сети, мест свалок (в том числе неразрешенных), высоковольтных линий электропередач, дымовых труб тепловых электростанций и цехов предприятий (и характеристики выбросов из них), водоемов (и их состояние). Кроме того, требуются оценки качества воздуха, определение мест сильной загазованности, уровней шумового загрязнения и ра­диоактивности.

Задача экологического мониторинга состоит в ежегодном наблюдении за состоянием территорий. На основе полученных данных можно сделать оценку величины нарушенности экосистем в микрорайоне. Проведение мониторинга позволяет получать данные за несколько лет, что дает возможность делать оценки скорости изменения площади зон нарушенности. Такие подходы были детально разработаны известным российским ученым Б. В. Виноградовым, предложившим для индикации нарушенности экосистем и природной среды территории две группы признаков: - признаки неблагополучного состояния (статические признаки); признаки неблагоприятных изменений территорий (динамические признаки).

Антропогенные факторы, определяющие техногенную нагрузку на микрорайон, проявляются через преобразование ландшафта за счет населенных пунктов, близости промышленных зон, наличия лесоразработок, агроценозов, добычи полезных ископаемых, транспортной сети (автомобильных и железных дорог, нефте- и газопроводов). Территории, где такие факторы проявляются, считаются в той или иной степени неблагополучными.

Эта оценка неблагополучия территории складывается из множества ее параметров - ботанических и почвенных, территориальных статичес­ких и динамических, природных и антропогенных. На каждой территории эти параметры тесно связаны друг с другом, зависят друг от друга и поэтому могут быть выражены одним обобщающим показателем. Таким показателем неблагополучия может служить доля территории в микрорайоне, где экологическое состояние неблагополучно.

По всей территории микрорайона для формирования обобщенного показателя делаются оценки экологического неблагополучия на ос­нове следующих пространственных характеристик:

• площадь зон нарушенности лесных биоценозов;
  
• площадь зон нарушенности луговых биоценозов;
  
• площадь земель, выведенных из землепользования (овраги, свалки, отвалы пород, хранилища отходов и т. д.);
  
• площадь земель, занятых под населенные пункты, промышленные зоны и транспортные магистрали.
  

Методика проведения работы

На план местности территории микрорайона школы следует нанести границы нарушенных, выведенных из землепользования и занятых под населенные пункты земельных площадей. Накладывая палетку (сеточку), измерить их площадь, рассчитать долю площади в процентах:

• зоны нарушенности лесных биоценозов от общей площади лесных биоценозов;
  
• зоны нарушенности лугов от общей площади луговых биоценозов;
  
• земель, выведенных из землепользования, от общей площади земель в землепользовании;
  
• земель, занятых под населенные пункты, от общей площади земель в микрорайоне школы.
  

Экологическая оценка по статическим признакам. Доля (процент) общей нарушенной площади является обобщенной экологической оценкой территории в микрорайоне школы по статическим признакам. Экологическая оценка делается по четырем классам экологи­ческого неблагополучия земель:

1. общая площадь нарушенных земель менее 5% - экологическая нор­ма;
   
2. площадь нарушенных земель от 5 до 20% - экологический риск;
   
3. общая площадь нарушенных земель от 20 до 50% - экологический кризис;
   
4. общая площадь нарушенных земель более 50% - экологическое бедствие.
   

Процент нарушенных и выведенных из землепользования земель заносится в соответствующий раздел экологического паспорта.

Экологическая оценка по динамическим признакам. Обобщенная экологическая оценка территории в микрорайоне школы по статическим признакам дает «экологический портрет» микрорайона школы в данном году. Систематические ежегодные наблюдения позволяют отслеживать изменение площадей нарушенных и выведенных из землепользования земель в микрорайоне школы, оценивать скорость нарастания неблагоприятных изменений. Изменение нарушенной площади в год (в процентах) является обобщенной экологической оценкой территории в микрорайоне школы по динамическим признакам. Эта экологическая оценка земель по скоростям нарастания неблагоприятных процессов также позволяет отнести территории к одному из четырех классов:

1. скорость нарастания менее 0,5 % в год - экологическая норма;
   
2. скорость нарастания от 0,5 до 2 % в год - экологический риск;
   
3. скорость нарастания от 2 до 4 % в год - экологический кризис;
   
4. скорость нарастания более 4 % в год - экологическое бедствие.
   

Скорость нарастания нарушенных площадей в микрорайоне школы за год заносится в экологический паспорт.

Общий вывод о степени неблагополучия экологического состояния территории микрорайона школы должен делаться на основании обеих обоб­щенных оценок - статической и динамической.


Выбор объектов мониторинга

Вся территория микрорайона из-за обширности не может быть детально исследована, и поэтому на ней в качестве объектов полевых исследований выбираются небольшие площадки (ключевые участки) для постоянного наблюдения за состоянием биоты и почвы, отдельные водоемы, экосистемы, памятники природы и другие объекты.

Выбор ключевых участков

На ключевых участках должны быть представлены наиболее типичные для микрорайона экосистемы. Биоценоз внутри каждого участка должен быть однородным, что свидетельствует об однородности литологии почвообразующих пород, рельефа, характера увлажнения, микроклимата, типа почвы.

Ключевые участки с одинаковыми биогеоценозами позволяют сравнить различные территории по степени антропогенного влияния на природные среды. Одни ключевые участки (опытные) располагаются на территориях с экологической напряженностью (в населенных пунктах, на промплощадках, в зонах интенсивной эксплуатации природных ресурсов), а другие (контрольные) - на чистых, «фоновых» территориях в естественных природных условиях.

При выборе ключевых участков необходимо учитывать особенности рельефа местности. В каждой паре ключевых участков (опытный и контрольный) оба участка должны находиться в одинаковых условиях по возможности накопления загрязняющих веществ в почве. Накопление загрязняющих веществ обычно происходит в понижениях рельефа (в речных поймах, нижних частях склонов долин, балках, лощинах). Поэтому если опытный участок выбран в нижней части склона; то и контрольный участок также должен находиться в понижении рельефа. При этом на том и другом участках должны быть как можно более сходны все показатели (биоценозы, типы почв, возраст деревьев и др.), за исключением того фактора, воздействие которого изучается на опытном участке.

Параметры ключевых участков в микрорайоне. После проведения обследования территории и составления плана местности про­изводится закладка ключевых.

Размер площадок наблюдений определяется конкретной задачей исследования биоценоза. Верхний предел площади участка ограничен величиной ареала исследуемого сообщества.

Ключевые участки мониторинга лесного фитоценоза (древостоя) могут иметь размеры 25x25м, а лугового - 10 х 10м. Внутри площадки луго­вого фитоценоза для количественного учета видов закладываются три площадки 1x1м или 8-10 площадок площадью по 0,25м². На террито­рии микрорайона школы можно, применительно к разным задачам, закла­дывать несколько ключевых участков. Каждый из них наносится на план местности. Категории каждого участка соответствует знак определенной формы - например, треугольниками обозначаются опытные участки, квадратами - участки контроля. Внутри значка ставится номер ключевого участка.

Параметры всех ключевых участков микрорайона школы заносятся в соответствующие таблицы экопаспорта.

Описание почв ключевых участков

При закладке ключевого участка рекомендуется сделать почвенный разрез, на котором выделяются почвенные горизонты, дается их описание в виде таблицы характеристик почвы ключевого участка. Такая таблица должна заполняться в экопаспорте для каждого ключевого участка.

Для почвенного разреза намечают прямоугольник длиной 120-150 см и шириной 60-80 см. Одна из коротких сторон разреза служит лицевой; по ней проводят описание почвы; желательно, чтобы она была обращена к солнцу. На противоположной короткой стенке делают ступени для спуска в разрез и удобства работы. Почву при копке следует выбрасывать на боковые стенки (по одну сторону - массу гумусового горизонта, по другую сторону - массу более глубоких горизонтов). Глубина разреза 75-100 см. После окончания описания разрез следует закопать, причем сначала сбрасывают массу из глубинных горизонтов, затем гумусовый горизонт, после чего закопанный разрез закладывается дерниной.

Когда лицевая сторона выкопанного разреза выровнена, прочерчены ножом границы почвенных горизонтов, проводят их описание (в определенном порядке морфологических признаков). Лишь для А₀ указывается только его мощность (в см) и состав (листья, хвоя, мхи, дерн и т.п.). Для всех остальных горизонтов, включая горизонт С, описание проводится в следующем порядке и по следующим признакам:

• мощность в см («от и до», считая от поверхности, например, 4-20 см, 20-25 см, 25-70 см и т.д.);
  
• цвет в сухом состоянии, для чего надо сделать мазок почвы на лис­тке белой бумаги и подождать, когда он высохнет;
  
• влажность, по которой надо выбрать одну из пяти ступеней: почва сухая; свежая (холодит руку); влажная (мнется в руке); сырая (можно выжать воду) и мокрая (вода течет без вашей помощи);
  
• механический состав горизонта, в котором выделяется шесть ступеней: песчаный (почва рассыпается в пальцах); супесчаный (можно слепить шарик); легкосуглинистый (можно скатать шнур); среднесуглинистый (шнур сгибается в кольцо, покрывается трещинами и ломается); тяжелосуглинистый (кольцо с крупными трещинами); глинистый (кольцо без трещин). Первые три вида часто объединяют под названием легкие почвы, а последние три именуются тяжелыми почвами. Механический состав гумусового горизонта (А₁ и А_п) входит в официальное название почвы (например, «дерново-среднеподзолистая, легкосуглинистая почва» означает, что горизонт А₁-легкий суглинок);
  
• структура - способность почвы рассыпаться на комочки. По этому признаку обычно выделяют зернистую структуру (типична для многих пойменных почв); комковатую (крупно-, средне-, мелко-) - самую распространенную; глыбистую (сплошная слитная масса); ореховатую (остроугольные комочки); призматическую; листоватую структуры. Часто встречаются и бесструктурные почвы (сплошная сыпучая масса, лишенная комков);
  
• плотность - степень связности почвенной массы. Горизонт может быть рассыпчатым (пыль, песок), рыхлым (нож или лопата втыкаются без труда), уплотненным (лопата входит с усилием), плотным (лопата входит с большим трудом) и очень плотным (лопата не входит, «звенит»);
  
• новообразования - вещества, которые образуются и накапливаются в почве в процессе ее развития. К ним относятся: гумус (обычно в горизонте А₁ или А_п); аморфный кремнезем в виде белесой присыпки (типичен для горизонта А₂); гидроксиды железа в различных модификациях (ортштейн - зерна и шарики; ортзанд - плотные железистые прослойки и плитки; рассеянный гидроксид железа, подчас окрашивающий все горизонты в желтовато-бурые тона); гидроксид марганца (черные пятна, обычно в горизонте В); карбонат кальция в виде мелких желваков и прожилок (если горизонт С представлен карбонатной породой в условиях сухого климата);
  
• включения - инородные тела, не связанные с процессом почвообразования. Это могут быть корни растений, угольки, черепки, кости, обломки кирпича, щебень, галька, валуны и т. д.;
  
• глубина вскипания под действием 10%-ного раствора НС1. В северной части европейской территории России эта проверка имеет смысл лишь на дерново-карбонатных почвах; все остальные почвы заведомо не вскипают;
  
• характер перехода в следующий горизонт оценивается визуально (резкий, постепенный, ровный, извилистый, языковатый, незаметный).
  

После описания почвенного разреза необходимо по совокупности признаков составить полное название почвы. В него входят тип или подтип почвы, которые определяются по наличию и соотношению мощностей почвенных горизонтов; механический состав, т. е. вид почвы (по механическому составу гумусового горизонта А₁ или А_п; почвообразующая порода (по описанию горизонта С). Пример названия: дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая почва на тяжелом суглинке.

Под агроценозами и на склонах очень важна оценка разрушения верхних, наиболее плодородных слоев почвы талыми и дождевыми водами (водная эрозия) или ветром (ветровая эрозия). В этом аспекте могут встретиться слабоэродированные почвы (гумусовый горизонт разрушен частично, не более половины); среднеэродированные почвы (верхние горизонты разрушены, подпахивается верхняя часть горизонта В); сильноэродированные (распахан горизонт В); очень сильно эродированные (полностью разрушен горизонт. В, распахивается горизонт С - бесплодная почвообразующая порода).

Если в почвенном разрезе на ключевом участке будут обнаружены признаки эрозии, следует установить ее причины, определить степень повреждения и включить ее в название почвы. Пример: дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая слабоэродированная почва на тяжелом суглинке.

ВЫБОР ТЕРРИТОРИИ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ


Наблюдения можно вести в любом месте, если имеется возможность частого посещения его в течение многих лет . Таким местом может стать маршрут от дома до школы, или площадка вблизи школьного двора. Необходимо, чтобы выбранный участок был типичным для данной местности. Поскольку трудно выбрать участок, где присутствовали бы все объекты наблюдений, приходится пользоваться несколькими небольшими участками (субтерриториями), расположенными в разных частях одного более крупного участка (территории). Например, выбрать участки, расположенные в лесу, в поле, вблизи водоема (пруда, ручья), вблизи дорог и строений. Древесные, кустарниковые и травянистые растения должны быть представлены не одиночными экземплярами, а достаточно большими группами.

Характерные представители каждого из двух доминантных видов будут постоянно отмечены, чтобы можно было ежегодно измерять их высоту и диаметр и, таким образом, следить за ежегодным ростом;

процентные измерения земного покрытия должны быть
проведены в соответствии с описанием в соответствующих
протоколах; идентификацию видов растений следует провести по
любому определителю флоры.

Выбранную территорию желательно описать по следующему плану:

- общий характер местности, окружающей участок
наблюдений (равнина, возвышенность, низина, холмы, леса,
горы, открытое пространство, культурный ландшафт);

- находится ли он в пределах населенного пункта, вблизи
водоема или в отдалении;

- что включает участок наблюдений (парк, сквер, озелененную улицу, участок леса, болото, поле, сад, пустырь и т.д.);

- как представлены на субтерриториях древесные породы,
за которыми ведутся наблюдения (группы деревьев или в
составе леса, старые, среднего возраста или молодые и т.д.);

- определить степень листового полога (листовую площадь
деревьев на данном участке);

- определить степень проективного покрытия травяной
растительности и описать ее.


МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

В экологическом мониторинге используют различные методы исследования. Среди них можно выделить дистанционные (аэрокосмические) и наземные методы. К наземным методам относятся биологические (биоиндикационные) и физико-химические методы. Простейшие варианты наземных методов экологических исследований доступны в школьной практике по изучению природной среды своей местности.


Биоиндикационные методы


Краткая история биоиндикационных исследований

О возможности использования живых организмов в качестве показате­лей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В России в рукописях XV и XVI вв. уже упоминались такие понятия, как «лес пашенный» и «лес непашенный», т. е. участки леса, пригодные для его сведения под пашню и непригодные.

В трудах М. В. Ломоносова и А. Н. Радищева есть упоминания о растениях указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод. В XIX в. с развитием экологии растений была показана связь растений с факторами ок окружающей среды. О возможности растительной биоиндикации писал геолог А. М. Карпинский. Другой геолог - П. А. Ососков – использовал характер распределения растительных сообществ для составления геологических карт, а почвовед С. К. Чаянов – почвенных карт. Большой вклад в развитие биоиндикации внес русский ученый-почвовед В. В. Докучаев.

В начале XXв., в период, когда началось освоение окраин нашей страны, биоиндикационные исследования стали развиваться особенно интенсивно. Под биоиндикацией в эти годы в основном понимали регистрацию наличия или отсутствия того или иного явления (природного или антропогенного фактора среды), отмечая в терминах «есть» - «нет». К концу XX века биоиндикационные закономерности претерпели качественный скачок. В настоящее время для целого класса индикаторных видов растений и животных целесообразно говорить не только о наличии или отсутствии фактора, но и о степени его влияния на природный комплекс. Разные степени влияния на окружающую природную среду, регистрируемые с помощью этих видов, позволяют ввести шкалу воздействий (например, нет воздействия - слабое - среднее - сильное). Наличие шкалы эко­логического фактора позволяет намного более верно оценивать исследуемую территорию. В таком случае следует говорить не о биоиндикации, а о биодиагностике территорий - методе количественной оценки степени воздействия экологического фактора на окружающую природную среду.

Виды и методы биоиндикации

По современным представлениям биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация - метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов-биоиндикаторов.

Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, дефляция, заболачивание и т. п.), в том числе происходящие под влиянием человека.

При выборе биоиндикаторов один из крупнейших американских экологов Ю. Одум предлагает учитывать следующие соображения.

1. Стенотопные виды (то есть виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях), более редкие в сообществах, как правило, являются лучшими индикаторами, нежели эвритопные (широко распространенные, обладающие широким диапазоном экологической выносливости).
   
2. Более крупные виды являются обычно лучшими индикаторами, чем мелкие, так как скорость оборота последних в биоценозах выше и они могут не попасть в пробу в момент исследований (при наблюдениях с дли­тельной периодичностью).
   
3. При выделении вида (или группы видов), используемого в качестве индикатора воздействия того или иного фактора, необходимо иметь полевые и экспериментальные сведения о лимитирующих значениях данного фактора с учетом возможных компенсаторных реакций организма и толерантности вида (группы видов).
   
4. Численное соотношение разных видов (популяций или сообществ) более показательно и является более надежным индикатором, нежели численность одного вида («...целое лучше, чем часть, отражает общую сумму условий»).
   

Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.

Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воз воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изме­нении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.

Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоин­дикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пище­вой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими ме­тодами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы.

Регистрирующие биоиндикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов можно назвать лишайники, хвою деревьев (хлороз, некроз) и их суховершинность. Однако с помощью регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определившие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора. Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.

Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа. Примером подобных индикаторов могут служить хитиновые панцири ракообразных и личинок насекомых, обитающих в воде, мозг, почки, селезенка, печень млекопитающих, рако­вины моллюсков, мхи.

Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток - они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии. С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора.

Мониторинг с применением накапливающих биоиндикаторов зачастую требует применения сложных и дорогостоящих приборов, оборудования, трудоемких методик, что под силу только специальным лабораториям. Но в основном методы биоиндикации не требуют значительных затрат труда, сложного и дорогостоящего оборудования, а поэтому могут широко использоваться в школьном экомониторинге.

Наиболее конструктивно использовать биоиндикаторы одновременно с инструментальным контролем за состоянием окружающей природной среды, применяемым при локальном мониторинге источников или объектов загрязнения.

Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы, на неживую природу, являются наиболее доступными для школьников. В главах 5-7 данной книги описаны некоторые методики исследований, включенных в программу школьного экологического мониторинга, с использованием биоиндикаторов состояния окружающей среды.